专利名称：制备铜铟镓硒系列薄膜太阳电池光吸收层的硒化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于铜铟镓硒系列薄膜太阳电池制作技术领域，尤其涉及一种制备铜 铟镓硒系列薄膜太阳电池光吸收层的硒化装置。
背景技术：
铜铟镓硒系列薄膜太阳电池包括铜铟镓硒CIGS、铜铟镓硫CIGS、铜铟镓硒硫 CIGSS薄膜太阳电池，其基本结构是基底/金属背电极/光吸收层/缓冲层/窗口层/透 明电极层/金属栅状电极/减反射层，其中光吸收层对太阳电池性能起着决定性的作用。铜 铟镓硒系列薄膜太阳电池光吸收层的制作过程是先采用真空磁控溅射的方法在刚性或柔 性衬底上溅射过渡层Cr，在过渡层上溅射下电极Mo层，在Mo层上根据化学式配比量分别沉 积Cu、In, Ga形成基片，然后在真空反应室内对基片进行硒化反应，即制成铜铟镓硒系列薄 膜太阳电池的光吸收层。目前公知的制备铜铟镓硒系列薄膜太阳电池光吸收层用基片硒化反应的方式为 溅射后硒化法，主要硒化氢硒化和固态源硒化。硒化氢硒化制备的铜铟镓硒系列薄膜太阳 电池吸收层，能够提高电池的性能，但由于硒化氢是剧毒，对设备要求比较高，实际操控难 度很大；固态源硒化的方式，其反应物不易控制，升降温不易控制，最终导致电池的重复性 不能保证。申请号为200810154678. X、名称为一种铜铟镓硒半导体薄膜的制备方法的发明 专利；申请号为200810154679. 4、名称为铜铟镓硒薄膜太阳电池用光吸收层的制备方法 发明专利，其说明书均公开了基片和反应物封装、升温和降温的过程，使铜铟镓预制膜转变 成光吸收层。上述技术使用的设备简单、无毒气、反应物消耗小，但由于基片和反应物的硒 化过程是在一个容器中，升降温度难以控制，吸收层杂相产生的量较大，影响电池的性能和 重复性。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供保证升降温控制、减少反 应物用量，并减少吸收层杂相的产生，提高电池性能和重复性的一种制备铜铟镓硒系列薄 膜太阳电池光吸收层的硒化装置。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的制备铜铟镓硒系列薄膜太阳电池光吸收层的硒化装置，包括反应腔体；反应腔体 中有石英舟、基片加热器和两者之间的基片支架；连接在反应腔体上的抽真空系统；石英 舟下方的加热炉，反应腔体外部有一个通过阀门与反应腔体连为一体的转换腔体；可在两 腔体之间内部移动的磁力拉杆；石英舟外围有一个高度低于基片支架的导向桶。而且，所述导向桶为圆柱桶，其圆周布有加热带。而且，所述基片加热器为卤钨灯，位于基片支架的上方。而且，所述反应腔体连接有退火室。[0011]而且，所述反应腔体为密封双壁中空腔体，双壁之间为循环水。本实用新型的优点和有益效果为1、本实用新型制备铜铟镓硒系列薄膜太阳电池光吸收层的硒化装置由于采用两个腔体，保证了基片升降温度的控制，减少了吸收层杂相的产生。2、本实用新型采用导向桶加热带，保证了反应物的充分反应，减少了反应物的用量。3、本实用新型采用密集卤钨灯对基片加热，保证了基片的加热均勻。提高了电池 的性能和重复性。
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描 述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。制备铜铟镓硒系列薄膜太阳电池光吸收层的硒化装置，包括反应腔体2 ；反应腔 体中有石英舟7、基片加热器5和两者之间的基片支架3 ；连接在反应腔体上的抽真空系统 4;石英舟下方的加热炉8。本实用新型的创新点是反应腔体外部有一个通过阀门10与反应腔体连为一体的转换腔体12 ；可在两腔 体之间内部移动的磁力拉杆13 ；石英舟外围有一个高度低于基片支架的不锈钢导向桶6 ； 导向桶为圆柱形，其圆周布有加热带9 ；所述基片加热器为卤钨灯，位于基片支架的上方； 所述反应腔体连接有退火室1 ；所述反应腔体为密封双壁中空腔体，双壁之间为循环水11。本实用新型的使用过程是采用公知技术中真空磁控溅射方法在镀Mo衬底上溅射Cu、In、Ga形成的基片，基 片先置入退火室中退火，冷却后将基片放在能够与机械磁力拉杆相吸的基片支架上；基片 支架、装有Se反应物的石英舟和基片支架上方为基片加热的卤钨灯均置于反应腔体中，基 片支架下方的石英舟外围有一个圆周布有加热带的不锈钢圆柱形导向桶。采用机械泵和小 型涡轮分子泵作为抽真空系统，保证反应室和转换室抽真空。同时打开导向桶圆周的加热 带、基片支架上方的卤钨灯，装有Se反应物石英舟下方的加热炉，由PID(图中未标注)控 制温度控制，使基片和Se进行充分反应，减少Se的用量。当反应完成后，由PID控制温度，降低基片温度，用磁力拉杆快速将基片从反应腔 体拉到转换腔体进行降温处理，取出后即为吸收层。由于采用双腔体结构和导向桶结构，基 片升降温的控制。由于在制备吸收层的过程中采用双腔体结构和导向桶结构，减少了吸收 层杂相的产生，提高了电池的性能和重复性。
权利要求制备铜铟镓硒系列薄膜太阳电池光吸收层的硒化装置，包括反应腔体；反应腔体中有石英舟、基片加热器和两者之间的基片支架；连接在反应腔体上的抽真空系统；石英舟下方的加热炉，其特征在于反应腔体外部有一个通过阀门与反应腔体连为一体的转换腔体；可在两腔体之间内部移动的磁力拉杆；石英舟外围有一个高度低于基片支架的导向桶。
2.根据权利要求1所述的制备铜铟镓硒系列薄膜太阳电池光吸收层的硒化装置，其特 征在于所述导向桶为圆柱桶，其圆周布有加热带。
3.根据权利要求1所述的制备铜铟镓硒系列薄膜太阳电池光吸收层的硒化装置，其特 征在于所述基片加热器为卤钨灯，位于基片支架的上方。
4.根据权利要求1所述的制备铜铟镓硒系列薄膜太阳电池光吸收层的硒化装置，其特 征在于所述反应腔体连接有退火室。
5.根据权利要求1所述的制备铜铟镓硒系列薄膜太阳电池光吸收层的硒化装置，其特 征在于所述反应腔体为密封双壁中空腔体，双壁之间为循环水。
专利摘要本实用新型涉及一种制备铜铟镓硒系列薄膜太阳电池光吸收层的硒化装置，包括反应腔体；反应腔体中有石英舟、基片加热器和两者之间的基片支架；连接在反应腔体上的抽真空系统；石英舟下方的加热炉，反应腔体外部有一个通过阀门与反应腔体连为一体的转换腔体；可在两腔体之间内部移动的磁力拉杆；石英舟外围有一个高度低于基片支架的导向桶。本实用新型由于采用两个腔体，保证了基片升降温度的控制，减少了吸收层杂相的产生；采用导向桶加热带，保证了反应物的充分反应，减少了反应物的用量；采用密集卤钨灯对基片加热，保证了基片的加热均匀，提高了电池的性能和重复性。
文档编号H01L31/18GK201556635SQ200920251710
公开日2010年8月18日 申请日期2009年12月15日 优先权日2009年12月15日
发明者冯金晖, 刘兴江, 方小红, 王庆华, 赵彦民 申请人:中国电子科技集团公司第十八研究所